1.5 Nomenclatura de HCs Aromáticos

1. Química II Hidrocarburos Aromáticos
1.5 Hidrocarburos Aromáticos
Benceno
Algunos años después del establecimiento seguro del sistema de Kekulé1
para los compuestos orgánicos, se resistió a la clasificación una molécula
relativamente simple: el Benceno, descubierto por Michael Faraday, en 1825. Las
pruebas químicas mostraban que consistía de seis átomos de carbono y seis de
hidrógeno ¿Qué ocurría con los restantes enlaces del carbono? Evidentemente,
los átomos de carbono del benceno se hallaban unidos entre sí por enlaces dobles
o triples. Así el benceno podría tener una estructura como:
HC≡C–CH=CH–CH=CH2
Pero el problema era que los compuestos conocidos con tal tipo de estructuras
tenían propiedades totalmente distintas a las del benceno. Además, todas las
pruebas químicas indicaban que la molécula era muy simétrica. En 1865 el propio
Kekulé aportó la respuesta: consideró que la molécula de benceno podría ser un
anillo.
Kekulé sugirió que los seis átomos de carbono en la molécula se hallaban
dispuestos de la forma siguiente:
H
H H
H H
H
Aquí, al menos se hallaba la simetría requerida. Explicaba, entre otras cosas, por
qué la sustitución de uno de los hidrógenos del benceno por otro átomo siempre
daba lugar a un mismo producto. Ya que todos los carbonos en el anillo eran
indistinguibles entre sí en términos estructurales, era independiente que se
realizara la sustitución en uno u otro de los átomos de hidrógeno en el anillo, ya
que siempre se obtendría el mismo producto.
1
Friedrich August Kekulé von Stradonitz (07/Sep/1829-13/Jul/1896). Químico orgánico alemán
considerado uno de los más prominentes desde la década de 1850 hasta su muerte. Es
considerado uno de los fundadores de la Teoría de la Estructura Química.
1

2. En segundo lugar, la estructura anular mostraba que existían tres formas en las
que podrían reemplazarse dos átomos de hidrógeno sobre el anillo:
 Sobre dos átomos de carbono adyacentes
 Sobre dos separados por un único átomo de carbono o
 Sobre dos separados por dos átomos de carbono.
De manera evidente se encontró que podían obtenerse, exactamente, tres
isómeros disustituidos del benceno. Sin embargo, la fórmula asignada por Kekulé
a la molécula del benceno presentaba un espinoso problema: en general, los
compuestos con dobles enlaces son más reactivos, es decir, más inestables que
aquellos con sólo enlaces sencillos. Es como si el enlace extra estuviera dispuesto
y tendiera particularmente a desligarse del átomo de carbono y formar un nuevo
enlace. Los compuestos con dobles enlaces adicionan Hidrógeno y otros átomos,
pero el anillo bencénico es extraordinariamente estable, más estable que las
parafinas.
Los químicos orgánicos del siglo XIX no pudieron hallar una explicación para esta
extraña estabilidad del benceno; todo el sistema de Kekulé de las formas
estructurales se hallaba en peligro por la recalcitrante actitud de la molécula de
benceno. En 1899, Johannes Thiele sugirió que cuando los enlaces dobles y
simples aparecen alternados, los extremos más próximos de un par de enlaces
dobles se neutralizan entre sí de algún modo y anulan recíprocamente su
naturaleza activa.
Unos cuarenta años más tarde se halló una explicación mejor al aplicar una nueva
teoría de los enlaces químicos, que representaba a los átomos unidos entre sí por
electrones compartidos. Linus Pauling representó a los electrones que formaban
un enlace como “resonando” entre los átomos que unían. Mostró que, bajo ciertas
condiciones, era necesario considerar a un electrón como ocupando una entre
distintas posiciones con diversa probabilidad. El electrón, con sus propiedades
ondulatorias puede, por tanto, ser mejor representado como dispersado en una
especie de mancha que indica que el promedio de las probabilidades individuales
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3. Química II Hidrocarburos Aromáticos
de posición. Cuanto más homogéneamente se hallara dispersado el electrón, tanto
más estable sería el compuesto; tal “estabilización de resonancia” ocurría más
probablemente cuando la molécula poseía enlaces conjugados en un plano. El
anillo bencénico es plano y simétrico y Pauling demostró que los enlaces del anillo
no eran en realidad enlaces dobles y simples alternados, sino que los electrones
se encontraban en extendidos en una distribución igual, que se traducía en
enlaces más fuertes y menos reactivos que los enlaces simples ordinarios.
Las estructuras resonantes, aunque explican satisfactoriamente el comportamiento
químico, son difíciles de representar. Por tanto, en la actualidad todavía se utilizan
de forma universal las estructuras de Kekulé, aunque se acepta que sólo
representan aproximaciones de la verdadera situación electrónica caracterizada
mediante un “Híbrido de resonancia”, el cual se considera como una mejor
aproximación de la realidad.
 
Estructura Resonante Estructura Resonante Híbrido de
I II Resonancia2
3
2
El círculo concéntrico con el hexágono representa la deslocalización de los tres enlaces dobles
alternados.
3
Figura tomada de http://organica1.org/teoria1411/16_files/frame.htm#slide0003.htm consultada el
09/09/11
3

4. Nomenclatura de Hidrocarburos Aromáticos
a) La sustitución de uno de los Hidrógenos del anillo bencénico por radicales
alquílicos, da origen a una serie homóloga cuyos miembros difieren en el
número de grupos metileno presentes en el radical sustituyente.
Metilbenceno Etilbenceno
b) Si existen dos o más radicales alquilo sobre el anillo, la cadena se numera
a partir del radical cuyo nombre se encuentre primero en el orden alfabético
y procurando que la numeración proporcione las posiciones más bajas para
los demás sustituyentes.
2
2
3 3 1
1
4 6
4 6 5
5
1,2-dietil-4-metilbenceno 1-etil-3,5-dimetilbenceno
c) En el caso de que existan sólo dos sustituyentes, se acostumbra
determinar su posición por el método común de posiciones relativas, que
consiste en fundamentar los ejes de simetría del anillo bencénico con
respecto a un punto de referencia del mismo; las posiciones relativas se
denotan mediante las raíces orto (o), meta (m) y para (p), que indican
localizaciones vecinas, alternas y opuestas. Dichas posiciones equivalen
a las ubicaciones 1,2; 1,3 y 1,4 en el anillo aromático, respectivamente.
4 4
4
5 3 5 5 3
3
2
6 6 2 6 2
1 1 1
o-dimetilbenceno m-dimetilbenceno p-dimetilbenceno
4

5. Química II Hidrocarburos Aromáticos
d) Cuando uno de los sustituyentes corresponde a un benceno monosustituido
que tiene un nombre especial4, el compuesto disustituido se nombra como
derivado del compuesto progenitor.
o-etiltolueno p-propilestireno m-etilcumeno
e) Si en el anillo aromático se remueve un átomo de hidrógeno, se da origen al
grupo C6H5-, llamado fenilo (o fenil, si se encuentra formando parte de
algún compuesto); la formación de este radical y su subsecuente
concatenación genera una familia de compuestos que difieren entre sí en el
número de grupos fenilo unidos. Este número se denota mediante los
prefijos multiplicantes latinos.
3 2 '2 '3 "2 "3 5 6 '6 '5 "2 "3 '''2 '''3
'1 '4 1 "1 "4
4 "4 4 '''4
1 "1 '1 '4 '''1
5 6 '6 '5 "6 "5 3 2 '2 '3 "6 "5 '''6 '''5
Bifenilo 1,1’:4’1”-Terfenilo 1,1':4',1'':4'',1'''- Cuaterfenilo
f) Los compuestos formados por dos o más anillos de benceno se denominan
Hidrocarburos Aromáticos Polinucleares5. Los tres primeros miembros
se denominan, generalmente, por el método común. A partir del quinto
integrante de la serie reciben el nombre que se forma por el prefijo
numérico que denota la cantidad de anillos fusionados, seguido de la
terminación “-ceno”.
4
Ver Anexo 1
5
Consultado en http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r55286.PDF el 11 de
septiembre de 2011.
5

6. Naftaleno Antraceno Fenantreno
Pentaceno
Usos Y Aplicaciones De Algunos Aromáticos
La mezcla de compuestos isómeros del dimetilbenceno, comúnmente llamados
“Xilenos”, se emplea en la industria como disolvente en la manufactura de
colorantes; mezclada con el bálsamo de Canadá forma el aceite de inmersión para
microscopio y en medicina se utilizó como antiséptico, en las afecciones del
aparato respiratorio y en el tratamiento de la dispepsia.
El compuesto aromático llamado cimeno se encuentra formando parte de
numerosas esencias naturales.
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7. Química II Hidrocarburos Aromáticos
Anexo 1
Algunos sustituyentes que le confieren nombres especiales al Benceno
Derivados Monosustituidos
OH
Tolueno Cumeno Estireno Fenol
H O O OH
NH2 O
Anilina Benzaldehído Anisol Ácido Benzoico
Derivados Polisustituidos
OH
O
OH
o-Xileno* o-Cimeno* Mesitileno Ácido Salicílico
OH O
OH OH
O
OH
O
OH
OH OH
Ácido
Catecol Resorcinol Hidroquinona acetilsalicílico
“Aspirina”
* NOTA: Para estos compuestos existen los 3 isómeros o, m y p.
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